面向卒中康复的电刺激系统研制及皮层同步刺激模式探究

摘要

卒中作为一种脑血管疾病已经给人类健康带来了十分严重的危害，目前已成为我国乃至全世界第一大致残率疾病。功能性电刺激作为一种有效的卒中康复治疗手段正逐步得到广泛的应用。为了进一步提升功能性电刺激康复疗法效果，需深入了解不同刺激参数组合模式对大脑皮层激活效应的影响，这就对目前临床通用的电刺激设备提出了新的需求，其应具备多参数灵活可调及多设备联合分析的能力。
　　本文运用电子设计自动化软件及软件集成开发环境，通过模块化设计方法，以微处理器为核心，结合直流至直流升压技术及 H桥驱动技术，研制了恒流模式、双相对称波形输出、具备同步触发接口的功能性电刺激系统，其参数模式灵活可调，可满足多设备联合分析需求。通过测试验证了系统刺激频率精度优于±0.5％，脉冲宽度精度优于±1%，斜升/斜降时间精度优于±5%，具备0～40mA满幅输出能力，可满足上述实验探究的平台需求。
　　基于该实验平台，文中开展了不同刺激强度与不同斜升/斜降时间组合的刺激模式对大脑皮层激活程度影响的探究实验，并运用时频分析、脑地形图分析、时域分布分析以及统计学分析等方法对刺激诱发脑电数据进行分析比较。结果表明，被动电刺激确实能够诱发影响大脑皮层的激活程度，并且刺激斜升/斜降时间、刺激强度均是导致大脑皮层激活程度变化的影响因素，不同刺激参数组合会影响大脑产生不同的事件相关去同步能量与持续时间。
　　本文研制的可满足多生理信号联合分析需求的功能性电刺激系统，以及得到的刺激模式与皮层激活效应实验结果，有望为未来卒中康复系统的优化以及卒中康复治疗方案的制定提供必要的技术参考。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 研究现状

1.3 本文研究内容

1.4 章节安排

第2章 电刺激器原理及硬件设计

2.1 电刺激的基本原理

2.2 电刺激基本参数及设计指标

2.3 电刺激器的硬件电路设计

2.4 本章小结

第3章 电刺激器的软件设计

3.1 电刺激器软件设计概述

3.2 整体流程

3.3 人机接口单元

3.4 FES控制逻辑

3.5 本章小结

第4章 电刺激器性能参数测试

4.1 电刺激器性能指标测试

4.2 功能性能对比分析

4.3 本章小结

第5章 刺激模式与皮层激活相关性实验探究

5.1 实验目的与预期

5.2 实验平台搭建

5.3 实验设计

5.4 实验结果及数据分析

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢